CODICE 104184 ANNO ACCADEMICO 2023/2024 CFU 6 cfu anno 1 BIOLOGIA APPLICATA E SPERIMENTALE 11158 (LM-6) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE BIO/06 SEDE GENOVA PERIODO 2° Semestre PROPEDEUTICITA Propedeuticità in uscita Questo insegnamento è propedeutico per gli insegnamenti: BIOLOGIA APPLICATA E SPERIMENTALE 11158 (coorte 2023/2024) PATOLOGIA GENERALE E FISIOPATOLOGIA 104203 MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE L’insegnamento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo è un modulo unico della durata di 6CFU. Lo scopo è quello di fornire allo studente conoscenze su nuovi meccanismi che aumentano la complessità della biologia della cellula, con riferimenti al ruolo di tali meccanismi durante lo sviluppo. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI L’insegnamento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo ha lo scopo di approfondire le conoscenze della cellula descrivendo nel dettaglio i processi biologici che regolano la comunicazione sia intercellulare che intracellulare tra i diversi compartimenti con particolare attenzione in ogni processo alla regolazione dell’espressione genica sia in condizioni fisiologiche che patologiche e durante lo sviluppo. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO La Biologia Cellulare e dello Sviluppo ha lo scopo di approfondire le interazioni tra i diversi componenti cellulari, in particolare quelle che svolgono un ruolo nella regolazione dell’espressione genica, sia termini di produzione che di eliminazione delle proteine. Partendo dai meccanismi che regolano l’interazione tra l’ambiente extracellulare ed il nucleo con la finalità ultima della regolazione dell’espressione genica, si passerà ad analizzare altri pathways deputati alla regolazione dell’espressione genica mediante RNA non codificate e meccanismi di controllo di qualità delle proteine. Questo porterà quindi ad affrontare l’argomento della risposta cellulare alla formazione di aggregati proteici, i metodi utilizzabili per studiare questi processi a partire dalle colture cellulari fino alle cellule staminali e agli organoidi. Verranno approfonditi i meccanismi delle transizioni epitelio-mesenchima e mesenchima- epitelio e i meccanismi di comunicazione intercellulare e di migrazione. Una particolare attenzione verrà data al ruolo del citoscheletro in tutti i processi analizzati. Ogni argomento sarà collegato ai precedenti e lo studente alla fine dell’insegnamento sarà in grado di connettere tutte le nozioni acquisite, di comprendere come le reti di segnali cellulari siano strettamente integrate e come il citoscheletro si inserisce nella regolazione dei segnali intra ed extra-cellulari. Lo studio dei processi cellulari sarà affrontato sia da un punto di vista teorico, delineando il ruolo di diversi meccanismi sia in condizioni fisiologiche che nella patologia e nello sviluppo, sia da un punto di vista pratico, guidando con esempi pratici lo studente allo studio dei meccanismi cellulari. PREREQUISITI Per meglio comprendere tutti gli argomenti dell’insegnamento, è richiesto che lo studente abbia acquisito le conoscenze di base di: citologia, genetica, biologia molecolare. MODALITA' DIDATTICHE Lezioni frontali mediante l’utilizzo di presentazioni multimediali corredate di alcune lezioni in laboratorio per approfondire determinati argomenti. Si rimanda alla specifica richiesta didattica di AulaWeb per eventuali aggiornamenti dovuti all'evoluzione della situazione sanitaria ed epidemiologica. Nell’ambito della didattica innovativa, verranno applicati i seguenti metodi di insegnamento: Apprendimento basato su progetti: gli studenti avranno un progetto da ideare inerente gli argomenti acquisiti Insegnamento tra pari: gli studenti elaboreranno nel dettaglio alcuni argomenti e li esporranno ai compagni durante le ore di lezione. PROGRAMMA/CONTENUTO Interazioni tra nucleo e citoscheletro nella regolazione dell'espressione genica in risposta a stimoli esterni (mechanosensing-mechanotransduction) Classificazione e funzionamento dei tipi di RNA non codificante nell'espressione genica (microRNA, long ncRNA, circRNA) e ruolo nello sviluppo (es. inattivazione del cromosoma X) Sistema ubiquitina-proteasoma: funzionamento, regolazione, assemblaggio Sistemi di controllo di qualità della cellula (UPR, ERAD, RQC) Tipi di autofagia (microautofagia, mediata da chaperone, macroautofagia, organellofagia ubiquitina indipendente e dipendente) ed esempi. Ruolo del citoscheletro nella macroautofagia: microfilamenti e microtubuli nella formazione degli autofagosomi e nel trasporto delle vescicole. Regolazione reciproca tra autofagia e apoptosi (ruolo delle proteine autofagiche, del citoscheletro e degli autofagosomi) Proteine da aggregazione e risposta cellulare Approcci di studi funzionali di processi biologici (plasmidi sensori per valutare il funzionamento del sistema UPS, dell’autofagia, plasmidi reporter per studiare l’effetto di microRNA, pianificazione di approcci sperimentali ed esempi) e cenni all’identificazione di targets terapeutici. Migrazione cellulare: migrazione in 1D, 2D e 3D, singola e collettiva. Espressione genica differenziale, citoscheletro e regolazione della formazione delle adesioni focali. Modelli cellulari a complessità crescente: colture cellulari monostrato, 2D, 3D, organoidi, sistemi 4D. Cellule staminali: classificazione, caratteristiche; produzione e utilizzo di cellule pluripotenti staminali indotte (iPSCc) e delle MSCs con particolare attenzione al loro secretoma Transizione epitelio mesenchima e mesenchima epitelio: eventi che caratterizzano i due processi e i meccanismi di regolazione reciproca e il loro ruolo nella generazione delle iPSCs Comunicazione intercellulare tramite processi cellulari citonema e "tunneling nanotubes": ruolo del citoscheletro nella loro formazione; Meccanismi alla base della neurodegenerazione: proteina prionica, propagazione di aggregati proteici e di organelli tra neuroni ed astrociti. Al termine delle lezioni verrà organizzata una sessione di laboratorio in cui lo studente allestirà un vetrino da coltura cellulare e lo analizzerà al microscopio a fluorescenza. TESTI/BIBLIOGRAFIA Per ogni lezione verranno forniti su AulaWeb articoli e, ove disponibili, video inerenti l’argomento. Per alcuni argomenti può essere utilizzato il libro Bruce Alberts Alexander Johnson Julian Lewis David Morgan Martin Raff Keith Roberts Peter Walter “Biologia molecolare della cellula”, ed. Zanichelli DOCENTI E COMMISSIONI TIZIANA BACHETTI Ricevimento: Il ricevimento degli studenti sarà concordato tramite e-mail (tiziana.bachetti@unige.it). Commissione d'esame TIZIANA BACHETTI (Presidente) SIMONA CANDIANI SARA FERRANDO (Presidente Supplente) CRISTIANO ANGELINI (Supplente) MATTEO BOZZO (Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI Le lezioni si svolgeranno durante il secondo semestre. Consultare orario dettagliato al seguente link: https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/ Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica. Orari delle lezioni BIOLOGIA CELLULARE E DELLO SVILUPPO ESAMI MODALITA' D'ESAME La modalità d’esame di elezione sarà la prova scritta (domande aperte su argomenti generali e specifici). Si rimanda alla specifica richiesta didattica di AulaWeb per eventuali aggiornamenti dovuti all'evoluzione della situazione sanitaria ed epidemiologica. MODALITA' DI ACCERTAMENTO Durante l’esame verrà valutato il livello di acquisizione delle nozioni elargite durante l’insegnamento e la capacità dello studente di elaborarle in modo critico. Le domande verteranno sia su argomenti generali che specifici. Sarà valutata positivamente la capacità di eseguire autonomamente collegamenti tra i vari argomenti delle lezioni. ALTRE INFORMAZIONI La frequenza alle lezioni è consigliata.
